气体挤压膜润滑是在电致或磁致伸缩材料制成的换能器驱动或其他方式驱动下使两表面在法线方向作高频振动，从而使两表面间隙内的气体不断交替产生负压和正压的润滑方式。正压与负压的不对称性使挤压膜具有承载能力。相对于气体静压润滑和气体动压润滑，气体挤压膜润滑具有结构简单，不需要外部气源等优点。在精密工程和微细加工领域，气体挤压膜润滑有着广阔的应用前景，因此，气体挤压膜轴承的研究具有重要意义。本文以气体挤压膜动力学理论为基础，建立气体润滑的理论模型。通过气体润滑方程推导出气体挤压膜润滑的控制方程，采用有限差分方法对可压缩气体的非线性控制方程进行数值求解，分析了激励振幅、激振频率等参数对挤压膜的影响。由于挤压膜内部和外部气流交换会导致边界压力发生变化，在大挤压数条件下，采用传统边界条件即边界处气压等于外界大气压求解模型存在较大的误差，因此通过分析给出了一种合适的挤压膜求解远端边界条件。基于柔性铰链原理设计了一种径向挤压膜轴承，为提高其承载能力，利用结构优化方法对新提出的挤压膜径向轴承进行结构优化设计。在理论分析的基础上，对气体挤压膜悬浮圆盘及所设计的超声挤压膜轴承进行了试验测试，测试了激励电压、频率等参数对悬浮高度和悬浮能力的影响。理论研究与试验证明振幅对挤压膜承载能力的影响比激振频率显著，振幅越大，悬浮性能越好；随着激振频率的增大，承载能力变大，当激振频率大于某一值时，承载能力趋于稳定；低挤压数时，采用传统边界条件求解挤压膜控制方程更为简单方便；而在大挤压数时，远端边界条件计算结果更为精确；优化后的气体挤压膜径向轴承可以获得更大气膜厚度；理论结果与实验结果较为吻合。